## Pengaruh Variasi Frekuensi Terhadap Tegangan Dan Kecepatan Yang Dihasilkan Pada Mesin Pengupas
Kelapa Muda Berbasis Plc
1 Muliyono, 2 Charis Fathul Hadi, 3 Ratna Mustika Yasi
1 Teknik Elektro, Universitas PGRI Banyuwangi, Banyuwangi
2 Teknik Elektro, Universitas PGRI Banyuwangi, Banyuwangi
3 Teknik Elektro, Universitas PGRI Banyuwangi, Banyuwangi
1 yonobwi5@gmail.com , 2 charis@unibabwi.ac.id , 3 ratna.mustika@unibabwi.ac.id
Abstract  -  This  research  shows  that  the  frequency  variation also affects the voltage and speed. Influenced by frequency, the higher the frequency value, the greater the shaft rotation speed value. This also affects the stress value, because in the process of stripping young coconuts, the greater the frequency variation,  the  greater  the  stress  value.  Based  on  the  factors that occur in the frequency variation, the results of stripping young coconuts with varied peeling results, from variations in frequency  ranging  from 23-58  Hz, an  analysis  of  variations that  have  optimum  performance  results  can  be  shown  in variations of 58 Hz with a stripping time of 9.43 seconds.
Keywords — Frequency, Voltage, Speed, PLC
Abstrak— Penelitian  ini  menunjukkan  bahwasannya variasi  frekuensi  juga  berpengaruh  pada  tegangan  dan kecepatan. Dipengaruhi oleh frekuensi, semakin tinggi nilai frekuensi  maka  semakin  besar  nilai  kecepatan  putaran poros.  Hal  ini  juga  berpengaruh  pada  nilai  tegangan, karena  pada  proses  pengupasan  kelapa  muda  semakin besar variasi frekuensi maka semakin besar nilai tegangan. Berdasarkan  faktor  yang  terjadi  pada  variasi  frekuensi didapatkan  hasil  pengupasan  kelapa  muda  dengan  hasil kupasan yang bervariatif, dari variasi frekuensi mulai 23- 58  Hz  didapatkan  analisa  variasi  yang  memiliki  hasil kinerja yang optimum dapat ditunjukkan pada variasi  58 hz dengan waktu pengupasan 9,43 detik.

## Kata Kunci— Frekuensi, Tegangan, Kecepatan, PLC

## I. Pendahuluan
Motor  listrik  dewasa  ini  sudah  banyak  digunakan dikalangan usaha menengah maupun industri karena memiliki sistem  yang  mudah  dioperasikan,  banyak  tersedia  di  pasaran dan  mudah  dalam  segi  perawatan.  Motor  listrik  memiliki kecepatan  yang  tetap  atau  konstan  dan  motor  induksi  banyak digunakan  sebagai  penggerak  alat-alat  produksi . Salah  satu kekurangan  dari  motor  listrik  ini  yaitu  mengatur  kecepatan putaran.  Pada  motor  listrik  kecepatan  putaran  dapat  diatur
dengan  merubah  besaran  frekuensi  dengan  menggunakan inverter.[1]
Kekurangan  dapat  di  atasi  dengan  menggunakan  sistem pengaturan  kecepatan  dengan Variable  Speed  Drive . VSD adalah  sebuah  perangkat  elektronik  yang  digunakan  sebagai pengendali kecepatan motor listrik dengan mengatur frekuensi yang masuk ke motor listrik. [2] Perangkat ini menjadi populer karena memiliki kemampuan dalam mengatur kecepatan motor listrik.  Pengupasan  kelapa  muda  saat  ini  masih  menggunakan cara  konvensional  yang  memerlukan  waktu  lama  serta  tidak aman.  Untuk  mengatasi  hal ini,  maka dibuatlah sistem desain kontrol  pengupas  kelapa  muda,  untuk  memudahkan  dalam pengupasan  sabut  kelapa  muda.  Pengupasan  kelapa  muda  ini menggunakan sistem kontrol berbasis PLC.
Programmable logic controller ini akan digunakan sebagai pengendali  proses  pemilihan  kecepatan  yang  diinginkan  pada motor listrik dengan menghubungkannya pada Variable speed drive .  Mesin  Pengupas  kelapa  muda  ini  menggunakan  motor tiga phasa yang dapat dikendalikan dengan programmable logic controller dan variable speed drive sebagai pengatur kecepatan putaran motor tiga phasa.

## II. Metode Penelitian
Penelitian  ini  menjelaskan  tentang  eksperimen  pengaruh variasi  frekuensi  terhadap  tegangan  dan  kecepatan  yang dihasilkan  pada  mesin  pengupas  kelapa  muda  berbasis  PLC. Penelitian ini menggunakan 1 jenis kelapa muda, yaitu kelapa hijau yang  berasal  dari  Kabupaten  Banyuwangi,  Jawa  Timur. Proses pemilihan kelapa hijau yang digunakan pada penelitian ini berdasarkan rata – rata diameter dan berat dari kelapa muda tersebut.
Sistem  kontrol  yang  menggunakan human  machine interface,  programmable  logic  control  dan  varaiable  speed drive untuk mengendalikan kecepatan dinamo 3 phasa, dengan eksperimen  variasi  frekuensi  mulai  23-58  hz  yang  meneliti tegangan  dan  kecepatan  saat  tanpa  beban  dan  dengan  beban pengupasan.
Gambar 1. Kerangka Pikir Penelitian
Gambar 2. Desain Sistem Kontrol

## III. Hasil dan Pembahasan
Hasil  wiring  pengawatan  sistem  kontrol  mesin  pengupas kelapa muda berbasis PLC ini dimulai dengan merangkai dan
menghubungkan human machine interface (HMI) dengan PLC, HMI  menggunakan  sumber  tegangan  24  volt  DC  dan  antara HMI dan PLC dihubungkan dengan kabel RS232. Wiring  pengawatan  input  PLC  dihubungkan  dengan power supply 24  volt  Dc,  pada port Com  input  PLC  dihubungkan dengan  tegangan  0  volt  dari power  supply .  Input  PLC  yang berupa push button dihubungkan dengan tegangan 24 volt DC power  supply .  Wiring  output  PLC  dihubungkan  dengan kontaktor  dengan  tegangan  coil  220  volt,  Com  output dihubungkan  dengan  sumber  tegangan  220  volt  yang  berasal dari  pengaman  arus  yang  ada  dalam  panel  pengendali. Coil kontaktor  memiliki  kode  A1  yang  terhubung  dengan  kode output PLC dan kode A2 terhubung dengan sumber netral.
Gambar 3. Wiring Input dan Ouput Plc
Wiring variable  speed  drive (VSD)  yaitu  kontak  bantu kontaktor yang memiliki kode 13 dihubungkan dengan common pada  VSD  dengan  kode  5/SD  yang  bertegangan  24  volt  DC. Kode 14 kontaktor dihubungkan pada port STF, STR, M0, dan M1 pada VSD, dan soket UVW dihubungkan dengan dinamo  3 phase.

## Gambar 5. Wiring Sistem Kontrol Mesin Pengupas Kelapa Muda Berbasis PLC
Human machine interface (HMI) sudah banyak digunakan pada dunia industri yang memiliki fungsi dapat mengoperasikan atau memberikan  sinyal  inputan  dengan type  touchscreen .  Desain HMI  menggunakan  aplikasi NB-Designer di  awali  dengan menghubungkan port HMI dengan PLC sesuai dengan typenya, kemudian mendesain frame sesuai dengan kebutuhan.
Gambar 6. Desain Frame HMI
Programming pada mesin pengupas kelapa muda berbasis PLC ini menggunakan aplikasi CX- Programmer karena menggunakan  PLC  merk  Omron.  Programming  pada  PLC disesuaikan  dengan  kebutuhan,  sebelum  membuat  program tentukan  alamat  input  dan  output  terlebih  dulu.  Aplikasi CX- Programmer dapat  digunakan  untuk  simulasi  dan  dapat digunakan langsung trial pada mesin yang menggunakan sistem kontrol PLC.
Gambar 7. Ladder Diagram 1
Gambar 8. Ladder Diagram 2
Gambar 9. Ladder Diagram 3
Gambar 10. Ladder Diagram 4
Variable speed drive yang digunakan yaitu type shihlin dengan input  power  yaitu  1  fasa  220  volt  dan  dapat  mengendalikan
dinamo  3  fasa. Variable  speed  drive diprogram  dengan  kode yang  sudah  tersedia  pada  manual  booknya. Variable  speed drive disetting sesuai dengan nameplate atau kapasitas motor 3 fasa  dan  kemampuan  variable  speed  drive  tersebut mengendalikan  motor  3  fasa.  Adapun  beberapa  programming yang harus dilakukan sebagai berikut :
Tabel 1. Setting Parameter Motor 1 Kode Nama Setting Range Pengaturan Factori Value 05-01 05-02 05-04 Motor rate power Motor Pole Motor rate frequency 0-160 Kw 0-8 0-560 Hz 0.74 Kw 4 50 Hz 0 Kw
4
50 Hz Tabel 2. Setting Parameter Motor 2 Kode Nama Setting range Pengaturan Factori value 01-02 01-00 01-01 01-03
01-06
01-07 01-11 High speed maximum frequency Maksimum frequency Minimum frequency Base frequency Acceleration time Deacceleration time Starting frequency 0-650 Hz 0-120 Hz 0-120 Hz 0-650 Hz 0-360 s 0-360 s 0-60 Hz 120 Hz 75 Hz 0 Hz 50 Hz 5.00 s 5.00 s 0.50 Hz
120 Hz
120 Hz
0 Hz 50 Hz
5.00 s
5.00 s
0.50 Hz Tabel 3. Setting Kecepatan Kode Nama Setting range Peng atura n Fact ori valu e 00-16 00-17 Operation Mode Frequency selection 2. External Mode Only Frequency set by operation panel 2
0 2 0
03-00
03-01 03-03 03-04 04-00 04-01 04-02 STF function selection STR fuction selection
M0 fuction selection M1 fuction selection High speed Medium speed Low speed 0  :  STF  (AC  drive  run Forward) 1  :  STR  (AC  drive  run Reverse) 2 : RL (Low speed) 3:RM (Medium speed) 4: RH (High speed)
0  :  STF  (AC  drive  run
Forward) 1  :  STR  (AC  drive  run Reverse) 2 : RL (Low speed)
3:RM (Medium speed)
4: RH (High speed)
0  :  STF  (AC  drive  run Forward)
1  :  STR  (AC  drive  run
Reverse) 2 : RL (Low speed)
3:RM (Medium speed)
4: RH (High speed)
0  :  STF  (AC  drive  run Forward)
1  :  STR  (AC  drive  run
Reverse) 2 : RL (Low speed) 3:RM (Medium speed) 4: RH (High speed) 0-650 Hz 0-650 Hz 0-650 Hz 0 2 3 4
37 Hz dan 58 Hz 30 Hz dan 51 Hz 23 Hz dan 44 Hz 0 2 3 4
37 Hz dan 58 Hz 30 Hz dan 51 Hz 23 Hz dan 44 Hz
Hasil pengujian pengupasan kelapa muda dengan berat 3,5 kg didapatkan  tegangan  awal  dan  tegangan  sesudah,  kecepatan sebelum  dan  sesudah  dengan  hasil  tersebut  mengikuti  variasi frekuensi  yang  tersetting  pada variable  speed  drive .  Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 4. Hasil pengujian tegangan dan kecepatan dengan berat kelapa muda 3,5 kg Variasi Frekuensi (Hz) Tegangan (Volt) Kecepatan (Rpm) Sebelum  Sesudah  Sebelum  Sesudah 23 30 37 44 51 58 116,7 137,5 157,8 190,7 202,7 205,4 120,1 140,8 163,7 191,9 205,7 206,5 782 1020 1258 1496 1734 1972 651 891 1136 1372 1598 1834 Tabel 5. Hasil pengujian tegangan dan kecepatan dengan berat kelapa muda 4 kg Variasi Frekuensi (Hz) Tegangan (Volt) Kecepatan (Rpm) Sebelum  Sesudah  Sebelum  Sesudah 23 30 37 44 51 58 116,7 137,5 157,8 190,7 202,7 205,4 118,3 140,8 169,7 193,2 212 207,7 782 1020 1258 1496 1734 1972 634 868 1103 1351 1586 1817
Tabel 6. Hasil Perhitungan dan Pengujian Tegangan dan
Kecepatan
Tabel 7. Durasi Pengupasan Variasi Frekuensi (Hz) Durasi Proses (Detik) 3,5 kg Durasi Proses (Detik) 4 kg 23 30 37 44 51 58 16,09 15,08 14,55 13,87 13,26 12,78 12,99 12,38 11,68 11,55 10,45 9,43

## IV. Kesimpulan
Pada  penelitian  ini  didapatkan  kesimpulan  bahwa  variasi frekuensi menyebabkan kenaikan pada tegangan dan kecepatan pada  perhitungan,  namun  variasi  frekuensi  berpengaruh  pada pengukuran juga dengan hasil yang bervariatif. Perbedaan nilai tegangan pada pengukuran disebabkan karena frekuensi diatas 50 hz maka VSD akan meminimalisir tegangan yang masuk ke motor  listrik.  Pada  nilai  kecepatan  mengalami  kenaikan  yang bervariatif  mengikuti  dengan  meningkatnya  variasi  frekuensi. Pada  penelitian  ini  didapatkan  frekuensi  yang  paling  optimal yaitu 58 hz dengan waktu pengupasan 9,43 detik.

## V. Daftar Pustaka
[1]  Nasution  And  A.  Hasibuan,  “Pengaturan  Kecepatan Motor  Induksi  3  Phasa  Dengan  Merubah  Frekuensi Menggunakan Inverter Altivar 12p,”
[2]  Tanjung,  “Analisis  Penggunaan  Energi  Listrik  Motor Induksi,” Vol. 2, No. 2,.
[3]  A.  Dwi,  “Penerapan  Metode  Fuzzy  Logic  Pada Pengaturan Kecepatan Crusher Motor Dalam Proses Sari Buah Apel Dengan Fitur Hmi Vol. 06, Pp. 0–6, 2019.
[4]  I.  Fasa  And  M.  Mikrokontrol,  “Implementasi  Sistem Kendali  Variable  Speed  Drive  Pada  Inverter  3  Fasa Menggunakan Mikrokontrol At89s52,” Vol. 9, No. 1, Pp. 413–424, 2018.
[5]  Rangkuti  And  E.  Zondra,  “Studi  Pengaturan  Kecepatan Motor Induksi Tiga Phasa Menggunakan Variable Speed Drive ( Vsd ) Berbasis Programmable Logic Controller ( Plc ),” Vol. 14
[6]  F. A. Aziz And R. D. Puriyanto, “Rancang Bangun Mesin Pengecat  Otomatis  Berbasis  Plc  Cp1e  Na20dr  A,” Bul. Ilm. Sarj. Tek. Elektro , Vol. 1,
[7]  “Programmable Logic Controller ( Plc ) + Inverter Motor 3 Fasa”.